Научная статья на тему 'Биотопливо для дизелей на основе сафлорового масла'

Биотопливо для дизелей на основе сафлорового масла Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
286
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Нива Поволжья
ВАК
Ключевые слова
ТРАКТОР / ДИЗЕЛЬ / БИОДИЗЕЛЬ / САФЛОР / САФЛОРОВОЕ МАСЛО

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Загородских Борис Павлович, Тохиян Максим Каримович, Чугунов Виктор Алексеевич

В статье представлены результаты моторных испытаний дизельного двигателя при работе на смеси сафлорового масла и дизельного топлива. Приводятся основные показатели работы двигателя: эффективная мощность; часовой расход топлива; удельный расход топлива; дымность.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Загородских Борис Павлович, Тохиян Максим Каримович, Чугунов Виктор Алексеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Биотопливо для дизелей на основе сафлорового масла»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 631.354.2

БИОТОПЛИВО ДЛЯ ДИЗЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ САФЛОРОВОГО МАСЛА

Б. П. Загородских, доктор техн. наук, профессор ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», т. 8 (8452) 74-96-52

М. К. Тохиян, канд. техн. наук, гл. гос. инженер-инспектор «Гостехнадзор Саратовской области», т. 8 (8452) 50-89-88

А. А. Кожевников, аспирант ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», т. 8 (8452) 92-21-18

В. А. Чугунов, канд. техн, наук, доцент ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. 8 (8412) 628-579

В статье представлены результаты моторных испытаний дизельного двигателя при работе на смеси сафлорового масла и дизельного топлива. Приводятся основные показатели работы двигателя: эффективная мощность; часовой расход топлива; удельный расход топлива; дымность.

Ключевые слова: трактор, дизель, биодизель, сафлор, сафлоровое масло.

В топливно-энергетическом комплексе наиболее перспективное направление энергосбережения - использование топлива для дизельных двигателей с биодобавками из растительной биомассы.

В настоящее время биологические добавки в дизельное топливо производятся в основном из рапсового или подсолнечного масла [1]. Агротехника данных культур достаточно сложна и затратна, а урожайность нестабильна и невелика. Поэтому в условиях Поволжья более предпочтительной культурой является сафлор.

Сафлор (Саг^атиэ йпйопИэ Ь.) относится к семейству астровых (Аэ1егасеае). Он является старым культурным растением Средней и Передней Азии. Это однолетнее травянистое растение, стебель разветвляется в верхней трети и достигает

в высоту 80...130 см. Урожайность - 20...30 ц/га, но бывает и 40 ц/га [2].

Целью работы является исследование рабочего процесса дизельного двигателя на смесевом топливе. В качестве топливных композиций использовались: товарное дизельное топливо (ДТ) и смесь 80 % дизельного топлива и 20 %% сафлорового масла (СМ). Теплотворные и физические свойства исследуемых моторных топлив приведены в таблице.

Экспериментальная установка включает в себя серийный дизельный двигатель 4Ч11,0/12,5 (Д-240) с датчиками, динамометрическую машину КБ-56/4 со штатными контрольно-измерительными приборами и системой отвода отработавших газов, а также скомплектованный измерительно-регистрирующий комплекс (ИРК).

Теплотворные и физические свойства исследуемых моторных топлив

Низшая Плотность, кг/м3 Вязкость

Вид моторного топлива теплота сгорания, МДж/кг кинематическая, мм2/с

Минеральное дизтопливо 42,437 826 4,2

Сафлоровое масло 36,978 913 85,6

Композиция 20 % сафлорового масла 80 % дизтоплива 40,191 843 35,5

Нива Поволжья № 4 (13) ноябрь 2009 71

В состав ИРК входят: измерители температуры охлаждающей жидкости, моторного масла в поддоне картера и главной масляной магистрали, топлива на входе в нагнетательную полость ТНВД; расходо-

мер топлива; частоты вращения коленчатого вала, измеритель дымности газов КИД-2, а также штатные контрольно-измерительные приборы динамометрической машины (весовое устройство, тормоз, тахометр).

га ш

о

I-

17

И

14

5

X

* 1 5

12

И -1-.-г

1400 ПОЙ 1 6 0 0 1 / 0 0

—|-1-1 1 I-

1800 1900 2000 2100 220

- - ■ 25%РМ75%ДТ

--20% СМ 80% ДТ

-ДТ

Частота вращения коленчатого вала, об/ мин

т

а/ О

56 54 52 50 48 46 44 42 40

- ■ 25%РМ75%ДТ — 20%СМ80%ДТ —ДТ

1400 1600 1800 2000 2200

Частота вращения коленчатого вала, об/мин

Рис. 2. Изменение эффективной мощности в условиях регуляторной характеристики дизеля Д-240

Рис. 1. Изменение часового расхода топлива в условиях регуляторной характеристики дизеля Д-240

На двигателе установлены форсунки ФД-22, контрольные испытания и регулировка которых проводились по ГОСТ 866982 на приборе КИ-3333 с целью проверки их параметров на соответствие ГОСТ

10579-88. Контрольные испытания узлов дизельной топливной аппаратуры включали проверку и регулировку топливного насоса УТН-5А с комплектом рабочих форсунок ФД-22 и топливопроводов высокого

- - - .25%РМ75%ДТ --20%СМ80%ДТ

Рис. 3. Изменение дымности в условиях регуляторной характеристики дизеля Д-240

со

Ч

О X

о

П5

а.

л

X

ш

I-

т Ш

т

>5 .0 X

Л

£

305 300 295 290 285 280 275 270 265 260

255

1400 1600 1800 2000 2200 Частота вращения коленчатого вала, об/мин

- - - ■ 25%РМ75%ДТ --20% СМ 80% ДТ

Рис. 4. Изменение удельного эффективного расхода топлива в условиях регуляторной характеристики дизеля Д-240

Нива Поволжья № 4 (13) ноябрь 2009 73

давления (ТНВД) на безмоторном стенде КИ-15711М-01-ГОСНИТИ. Параметры ТНВД проверялись по ГОСТ 8670-82 и ОСТ 23.1.362-81. Полученные при контрольных испытаниях значения параметров, взятые за исходные данные, отвечают требованиям соответствующих технических условий и госстандартов.

Объектом исследований принят процесс изменения цикловой подачи топлива насосом высокого давления при различных скоростных режимах. Предмет испытаний -параметры ТНВД УТН-5А, отрегулированного на показатели двигателя 4Ч11/2,5 (Д-240), с комплектами рабочих форсунок ФД-22 и нагнетательных топливопроводов.

Определялись технико-экономические и экологические показатели тракторного дизеля Д-240 (4ч11/12,5) серийного исполнения в штатной комплектации, работавшего на товарном минеральном дизельном летнем топливе марки Л-0,2-62 (ГОСТ 30582). Все механизмы и системы двигателя были проверены и отрегулированы в соответствии с инструкцией по эксплуатации тракторов МТЗ-80/82.

До начала эксперимента двигатель прогревается в течение 20...25 минут на дизельном топливе до нормальной температуры охлаждающей жидкости - 80оС. После выведения двигателя на рабочий режим приступают к снятию характеристик. На стенде снимались следующие показатели (при различных частотах вращения коленчатого вала): эффективная мощность; часовой расход топлива; удельный расход топлива; дымность.

Экспериментальные исследования на различных скоростных режимах проведены путем сравнения показателей работы дизельного двигателя на товарном дизельном топливе (ДТ), смеси 80 % ДТ и 20 % сафлорового масла (СМ). Данные для сравнения со смесью 75 % ДТ и 25 % рапсового масла (РМ) взяты из [3, 4]. Результаты экспериментов приведены на рисунках 1, 2, 3 и 4.

После обработки и анализа экспериментальных данных отмечено, что часовой расход топлива при работе дизеля на смеси 80 % ДТ и 20 % СМ изменяется в интервале от -1,25 % до +5,13 % (в среднем увеличивается на 1,76 %) относительно ДТ и уменьшается на 6,36.0,76 % (в среднем на 1,22 %) относительно композиции 75 % ДТ и 25 % РМ. Эффективная мощность

дизеля при работе на смеси 80 % ДТ и 20 % СМ изменяется в интервале от -1,58 % до +6,35 % (в среднем уменьшается на 1,58 %) относительно ДТ и от -2,29 % до +6,35 % (в среднем уменьшается на 0,59 %) относительно композиции 75 % ДТ и 25 % РМ. Дымность при работе дизеля на смеси 80 % ДТ и 20 % СМ снижается на 12,5-30 % (в среднем на 18,7 %) относительно ДТ и уменьшается на 6,98-22,22 % (в среднем на 12,62 %) относительно композиции 75 % ДТ и 25 % РМ. Удельный эффективный расход топлива при работе дизеля на смеси 80 % ДТ и 20 % СМ возрастает на 0,57.12,57 % (в среднем на 2,32 %) относительно ДТ и изменяется в интервале от -5,62 % до +4,74 % (в среднем уменьшается на 2,08 %) относительно композиции 75 % ДТ и 25 % РМ. Падение мощности и увеличение расхода топлива при работе на топливных композициях с СМ и РМ объясняется их более низкой теплотой сгорания.

Испытания показали, что работа дизеля на сафлоровом масле соизмерима с работой на рапсовом масле, а по некоторым показателям даже лучше. Об этом свидетельствует снижение удельного эффективного расхода топлива на 2,08 % и уменьшение дымности двигателя на 12,62 %. Выращивание сафлора в условиях Поволжья эффективнее рапса, так как он засухоустойчив, высокоурожаен, проще по агротехническим и почвенно-климатическим требованиям. Это делает возможным использование сафлорового масла в качестве топлива для дизельных двигателей в Поволжье.

Литература

1. Результаты испытаний и перспективы эксплуатации дизелей на биотопливе / В. Ф. Федоренко, Д. С. Буклагин, С. А. На-горнов и др. - М.: ФГНУ «Росинформагро-тех», 2008. - 136 с.

2. Возобновляемое растительное сырье / под общей редакцией Д. Шпаара. -Санкт-Петербург - Пушкин, 2006. - 382 с.

3. Уханов, А. П. Рапсовое биотопливо / А. П. Уханов, В. А. Рачкин, Д. А. Уханов. -Пенза: РИО ПГСХА, 2008. - 229 с.

4. Уханов, А. П. Биодиты - альтернативный вид моторного топлива для тракторных дизелей / А. П. Уханов, В. А. Рачкин, Д. А. Уханов, В. А. Иванов. - Нива Поволжья. - 2009. - № 2(11). - С. 71-76.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.